旋挖钻机硬质岩层成孔方法与流程

本发明属于岩层钻孔，更具体地说，是涉及旋挖钻机硬质岩层成孔方法。

背景技术：

1、传统大直径嵌岩桩成孔施工中均需要利用回旋钻来进行施工，其选用的是固定直径的刮刀钻头及滚刀钻头，分别实施覆盖层和嵌岩层钻进。传统工艺在岩层钻进时，采用回旋钻滚刀转动将岩层逐渐打磨成粒径5mm至10mm的碎渣再通过气举反循环工艺通过钻杆带出，在岩层硬度较大时钻进效率底，成孔难度大，由于每个桩位仅由一台独立钻机实施钻孔，故耗时较长，不利于工期控制。

2、旋挖钻进施工工艺施工速度快、成孔效率高，配合适当的钻具可在填土、黏土、粉土、砂土、甚至鹅卵石及纯岩石等地层进行成孔作业。但在较完整、层理裂隙不发育的中、硬岩地层中施工，也存在施工速度慢和效率低，最终导致整个工期较长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供旋挖钻机硬质岩层成孔方法，旨在解决旋挖钻机在硬质岩层内成孔时施工速度慢和效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供旋挖钻机硬质岩层成孔方法，包括：

3、未到达硬质岩层时，采用旋挖钻机在地层内进行钻孔；

4、当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出，由所述冲击器在硬质岩层上冲击形成破碎孔；当所述破碎孔的长度达到指定要求之后，使所述冲击器复位；

5、将所述旋挖钻机端部的多个刀头伸出，启动所述旋挖钻机并使所述旋挖钻机带动多个所述刀头运动，使多个所述刀头在所述破碎孔的基础上依次对硬质岩层进行切削使所述破碎孔的内径逐渐增大直至满足要求；

6、当贯穿硬质岩层之后，多个所述刀头收回并由所述旋挖钻机继续进行旋挖钻孔。

7、在一种可能的实现方式中，所述采用旋挖钻机在地层内进行钻孔包括：

8、在未到达硬质岩层时，所述冲击器与所述旋挖钻机一同转动并进行钻孔。

9、在一种可能的实现方式中，所述当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出包括：

10、通过所述旋挖钻机上多个传感器所反馈的内容对硬质岩层的走向以及硬度等情况进行实时检测和判断。

11、在一种可能的实现方式中，所述通过所述旋挖钻机上多个传感器所反馈的内容对硬质岩层的走向以及硬度等情况进行实时检测和判断包括：

12、根据当前所述旋挖钻机的角度确定出对应传感器的检测范围；

13、通过所拍摄的图片，判断出硬质岩层的走向；

14、通过所述旋挖钻机钻头上的传感器推测出硬质岩层的硬度。

15、在一种可能的实现方式中，所述当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出包括：

16、所述冲击器与所述旋挖钻机同轴设置；当达到硬质岩层时，所述冲击器从所述旋挖钻机中部伸出。

17、在一种可能的实现方式中，所述当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出包括：

18、将所述旋挖钻机进行制动并定位在地层内，通过导杆推动所述冲击器，由所述导杆带动所述冲击器逐步对硬质岩层进行破碎。

19、在一种可能的实现方式中，所述将所述旋挖钻机端部的多个刀头伸出包括：

20、在初始状态时，多个所述刀头设于所述旋挖钻机的内部；

21、在达到硬质岩层且所述冲击器复位之后，多个所述刀头依次从所述旋挖钻机内部伸出，且越靠近所述旋挖钻机轴线的所述刀头距离所述旋挖钻机端部的距离越大。

22、在一种可能的实现方式中，所述且越靠近所述旋挖钻机轴线的所述刀头距离所述旋挖钻机端部的距离越大包括：

23、通过对多个所述刀头的位置进行限定，使上一个刀头对硬质岩层切削一定长度之后，后一个刀头在新形成切削面基础上再次进行切削，以实现所述破碎孔的逐步扩大。

24、在一种可能的实现方式中，所述启动所述旋挖钻机并使所述旋挖钻机带动多个所述刀头运动包括：

25、所述旋挖钻机带动多个所述刀头进行两方向的运动，其中一个方向为沿所述旋挖钻机的轴向转动，另一个方向绕所述旋挖钻机的周向转动。

26、在一种可能的实现方式中，所述启动所述旋挖钻机并使所述旋挖钻机带动多个所述刀头运动包括：

27、多个所述刀头均安装在支撑架上，所述支撑架滑动设置在所述旋挖钻机的内部，且所述支撑架仅具有沿所述旋挖钻机轴向滑动的自由度。

28、本发明提供的旋挖钻机硬质岩层成孔方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明旋挖钻机硬质岩层成孔方法中未到达硬质岩层时，采用旋挖钻机在地层内进行钻孔。当到达硬质岩层时首先将旋挖钻机制动并使旋挖钻机中部的冲击器伸出，由冲击器在硬质岩层上冲击形成破碎孔；当破碎孔的长度达到指定要求之后，使冲击器复位。在冲击器复位之后，多个刀头从旋挖钻机端部伸出，旋挖钻机启动并带动多个刀头运动，使多个刀头在破碎孔的基础上依次对硬质岩层进行切削使破碎孔的内径逐渐增大直至满足要求。

29、本申请中，通过设置刀头和冲击器，能够在达到硬质岩层之后对硬质岩层进行逐步的切削，从而提高了旋挖钻机硬质岩层的成孔效率，延长了旋挖钻机的使用寿命，缩短了工期。

技术特征：

1.旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述采用旋挖钻机在地层内进行钻孔包括：

3.如权利要求1所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出包括：

4.如权利要求3所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述通过所述旋挖钻机上多个传感器所反馈的内容对硬质岩层的走向以及硬度等情况进行实时检测和判断包括：

5.如权利要求1所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出包括：

6.如权利要求1所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述当到达硬质岩层时首先将所述旋挖钻机制动并使所述旋挖钻机中部的冲击器伸出包括：

7.如权利要求1所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述将所述旋挖钻机端部的多个刀头伸出包括：

8.如权利要求1所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述旋挖钻机轴线的所述刀头距离所述旋挖钻机端部的距离越大包括：

9.如权利要求8所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述启动所述旋挖钻机并使所述旋挖钻机带动多个所述刀头运动包括：

10.如权利要求9所述的旋挖钻机硬质岩层成孔方法，其特征在于，所述启动所述旋挖钻机并使所述旋挖钻机带动多个所述刀头运动包括：

技术总结
本发明提供了旋挖钻机硬质岩层成孔方法，属于岩层钻孔技术领域，包括：未到达硬质岩层时，采用旋挖钻机在地层内进行钻孔。当到达硬质岩层时首先将旋挖钻机制动并使旋挖钻机中部的冲击器伸出，由冲击器在硬质岩层上冲击形成破碎孔；当破碎孔的长度达到指定要求之后，使冲击器复位。将旋挖钻机端部的多个刀头伸出，启动旋挖钻机并使旋挖钻机带动多个刀头运动，使多个刀头在破碎孔的基础上依次对硬质岩层进行切削使破碎孔的内径逐渐增大直至满足要求。当贯穿硬质岩层之后，多个刀头收回并由旋挖钻机继续进行旋挖钻孔。本发明提供的旋挖钻机硬质岩层成孔方法提高了旋挖钻机硬质岩层的成孔效率，延长了旋挖钻机的使用寿命，缩短了工期。

技术研发人员：张海兴,任开亮,王雷,刘勇锋,王庆华,郭猛,朱运鼎
受保护的技术使用者：中交一公局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17